Водопроникність є важливою фізіологічною властивістю всіх клітинних мембран, і сперматозоїди не є винятком. Мембрани дозволяють вибірково транспортувати рідини та молекули через них. Функціональна цілісність мембрани сперматозоїдів є важливим фактором в акросомній реакції, капацитації та метаболізмі сперматозоїдів, а також в їх зв'язуванні з блискучою оболонкою (zona pellucida) ооцита. Зовнішня мембрана сперматозоїда може пошкоджуватися під впливом нефізіологічних умов або внутрішніх факторів, що викликають апоптоз. Тому цілісність мембрани сперматозоїда може бути прийнята як критерій для оцінки сперматозоїдів.
Тест гіпоосмотичного набрякання (HOS) був розроблений для оцінки функціональної цілісності мембрани сперматозоїдів. У деяких сперматозоїдах плазматична мембрана може бути фізично неушкодженою (живі сперматозоїди), але функціонально неактивною. HOS базується на здатності живих сперматозоїдів витримувати помірний гіпоосмотичний стрес. Принцип тесту полягає в наступному: якщо по обидва боки мембрани є дві різні концентрації води, вода прагнутиме рівноваги шляхом осмосу. Вода з вищої концентрації з одного боку мембрани буде перекачуватися через мембрану до тієї, що має нижчу концентрацію, шляхом активного транспорту, доки не встановиться рівновага. Таким чином, якщо сперматозоїди помістити в гіпоосмотичний розчин, якщо мембрана сперматозоїдів функціонально неушкоджена, вода зовні сперматозоїдів з вищою концентрацією буде перекачуватися всередину клітини, що спричинить набухання хвостів. Життєздатні сперматозоїди з нормальною функцією мембрани демонструють набухання або завивання хвоста через приплив води під час впливу гіпоосмотичних умов.Мертві сперматозоїди з неушкодженою мембраною не можуть набухати в гіпотонічних середовищах і демонструють ці ознаки.
Патологічним вважається показник HOS менше ніж 50%. Нормальним показником прийнято вважати більше або дорівнює 60%. Слід заначити, що «сірою зоною» прийнято вважати 50–59% набрякання, що може також вказувати на чоловічу субфертильність.
Тест гіпоосмотичного набрякання показаний у випадках, коли в еякуляті дуже мало або немає рухомих сперматозоїдів (некроспермія). Некроспермія, може бути пов'язана з дефектами аксонеми, наприклад, синдромом Картагенера, значним оксидативним стресом або навіть інфекцією. Слід зазначити, що частіше некроспермія зузстрічається в матеріалі отриманого з яєчка, ніж в еякульованій спермі. Дослідження показали, що після запліднення методом ICSIнерухомими сперматозоїдами, рівень бластуляції був менший, отримані ембріони були нижчої якості та з нижчими показниками вагітності.
Відбір сперматозоїдів за допомогою тесту HOS є одним із методів ідентифікації живих сперматозоїдів без впливу на них шкідливих хімічних речовин. Тому використання відбору за допомогою HOS при заплідненні методом ICSI, є одним із альтернативних підходів. Після впливу суміші протягом максимум 10 секунд та ідентифікації HOS-позитивних сперматозоїдів, їх можна аспірувати та помістити в ізотонічне середовище, де сперматозоїди відновлюють нормальну форму перед ін'єкцією. Набряк хвоста створює деякі труднощі для розміщення сперматозоїдів у інжектерній голці, але певні модифікації техніки ICSI, які дозволяють легше збирати сперматозоїди. Вплив гіпоосмотичних умов на сперматозоїди призводить до надходження води в цитоплазму, збільшення об'єму сперматозоїдів, що розтягує мембрану сперматозоїда, в свою чергу це призводить до відкриття осмочутливих кальцієвих каналів та надходження кальцію в цитоплазму сперматозоїда після індукції акросомальної реакції. Було показано, що відбір сперматозоїдів на основі HOS покращує якість сперми, включаючи цілісність хроматину та низький рівень апоптозу сперматозоїдів. Дослідження показали, що відбір сперматозоїдів для запліднення за допомогою HOS покращив показники запліднення з 30,3 до 44,0% при використанні свіжої аспірату яєчок та з 25,7 до 42,7% при використанні кріоконсервованого аспірату яєчок. Слід також зазначити, що при цьому спостерігалося значне покращення показників імплантації та настання клінічної вагітності, що, найімовірніше, пов’язано з використанням для запліднення сперматозоїдів, відібраних за допомогою НОS.
Методика внутрішньоцитоплазматичної ін'єкції сперматозоїдів (ІЦІС) дозволяє відбирати сперматозоїди за морфологією та рухливістю. Однак ці параметри не можуть передбачити цілісність хроматину сперматозоїдів. Враховуючи негативний вплив сперматозоїдів з пошкодженою ДНК на результати ЕКЗ, було запропоновано нові процедури відбору сперматозоїдів, щоб уникнути можливості запліднення такими клітинами. Показано, що тест гіпоосмотичне набрякання має потенціал для диференціації сперматозоїдів з інтактним або пошкодженим хроматином. Сперматозоїди можна диференціювати за ступенем від класу A до G набряку та завивання хвостів. Класи D, E та F показали значно меншу фрагментацію ДНК порівняно з класами A, B та C у кожній із загальної популяції сперматозоїдів.
Таким чином, HOS є одним із інструментів селекції сперматозоїдів, який може розширити можливості у програмах ЕКЗ, при важкому чоловічому факторі непліддя. Доцільність застосування цієї методики визначається індивідуально під час консультації лікаря-андролога та лікаря-репродуктолога, з урахуванням клінічної ситуації та з метою вибору оптимальної тактики лікування непліддя.